DE69007433T2

DE69007433T2 - Vakuum-Aufdampfungsgerät und Verfahren zum Herstellen von Folie mittels Vakuum-Aufdampfung.

Info

Publication number: DE69007433T2
Application number: DE1990607433
Authority: DE
Inventors: Ryutarou Akutagawa; Isamu Inoue; Kayoko Kodama; Hidenobu Shintaku; Shigeo Suzuki; Hirozo Takegawa
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-11-29
Filing date: 1990-11-28
Publication date: 1994-11-24
Anticipated expiration: 2010-11-29
Also published as: EP0430210B1; DE69007433D1; EP0430210A3; EP0430210A2

Description

GEBIET DER ERFINDUNG UND DAMIT VERBUNDENER STAND DER TECHNIK

1. GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vakuumverdampfungs- bzw. Vakuumaufdampfvorrichtung zum Herstellen einer vakuumbedampften Scheibe oder Platte mit einem dünnen Film aus einer Legierung aus einem Substrat, die zum Beispiel als magnetisches Aufnahmemedium verwendet werden kann.

2. BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK

Eine Vakuumaufdampfung wird in großem Umfang beim Herstellen eines funktionellen Films verwendet, der aus einem Material eines Kondensators oder aus einem Material eines magnetischen Aufnahmebandes besteht, um einen dünnen Film auf einem langen Band oder einem Film auszubilden. Es ist notwendig, während der Vakuumaufdampfung eine große Menge von Gas über eine lange Zeitdauer zu erzeugen. Dementsprechend ist es erforderlich, ein Verdampfungsmaterial kontinuierlich in ein Schmelzgefäß einer Aufheizvorrichtung nachzufüllen.
Wenn das Verdampfungsmaterial aus einem einzelnen Metall besteht, reicht es, das Material, das aufgedampft werden soll (z. B. Metall) auf eine Weise zuzuführen, daß eine Menge bzw. gewisse Menge des verdampften Materials zugeführt wird. Einige Arten von Verdampfungsmaterial sind jedoch aus mehreren Komponenten mit unterschiedlichen Verdampfraten zusammengesetzt. Zum Beispiel wird eine Co-Cr-Legierung, die ein Material ist, das zum Herstellen von magnetischen dünnen Filmen verwendet wird, in großem Umfang als ein Verdampfungsmaterial verwendet. In so einem Fall ist es notwendig, die folgende Bedingung zum Nachfüllen des Materials zu erfüllen, um eine konstante Dicke und eine konstante Zusammensetzung der Komponenten des dünnen Legierungsfilms, der auf dem Substrat ausgebildet wird, beizubehalten. Die Bedingung zum Nachfüllen des Materials wird durch die folgende Gleichung (1) ausgedrückt:
Y = 1/k M ------- (1)
wobei
M: Cr-Anteil in einem zu erzeugenden dünnen Film aus der Legierung,
Y: Cr-Anteil in dem Ausgangsmaterial der Heizvorrichtung (üblicherweise wird das geschmolzene Ausgangsmaterial als "geschmolzenes Metall" bezeichnet)
k = Aufdampfrate von Cr/Aufdampfrate von Co.
Üblicherweise liegt der Wert von K im Bereich von 3 bis 4. Das heißt, Cr hat einen größeren Dampfdruck als derjenige von Co. In dem Fall, daß Gleichung (1) erfüllt ist, hat der von der Oberfläche des verdampften Materials erzeugte Dampf (Gas) den gleichen Wert des Cr-Anteils M, da Cr, das in dem Verdampfungsmaterial enthalten ist, schneller verdampft wird als Co. Dementsprechend ist es notwendig, das Material mit Cr- Anteil M im gleichen Umfang bzw. mit der gleichen Menge zuzuführen, wie dasjenige, das durch das Verdampfen verlorengeht, um dadurch das Volumen und den Cr-Gehalt Y des Verdampfungsmaterials in dem Schmelzgefäß konstant zu halten. Dadurch wird es möglich, einen dünnen Film, der Cr mit dem Gehalt M enthält, kontinuierlich abzuscheiden.
Es ist wichtig, daß das Material, das zugeführt werden soll, einen größeren Anteil (Zusammensetzung) einer Komponente (z. B. Cr) mit einer hohen Verdampfungsrate als die Menge in dem Verdampfungsmaterial hat.
Bisher ist bereits bekannt, daß in dem Fall, daß das obengenannte Legierungsmaterial, das aus Komponenten mit verschiedenen Verdampfungsraten besteht, abgeschieden wird, Probleme auftreten. Nun werden an einem Beispiel einer Co-Cr-Legierung die Probleme mit Bezug auf die Figuren 22, 23 und 24 erklärt. Fig. 22 ist eine Seitenansicht in Schnittdarstellung einer ersten konventionellen Vakuumverdampfungsvorrichtung (z.B. DE-A-1 508 531).
Üblicherweise wird die Vakuumabscheidung in einem Vakuum durchgeführt, daher ist eine Vakuumverdampfungsvorrichtung in einer Vakuumkammer (in den Figuren nicht gezeigt) angeordnet. Ein Verdampfungsmaterial 1, welches aus einer Co-Cr-Legierung mit Cr-Anteil von z. B. Y besteht, ist in einem Schmelzgefäß 2 enthalten. Da das Verdampfungsmaterial 1 die Co-Cr-Legierung ist, die ein Metall mit einem hohen Schmelzpunkt ist, ist das Schmelzgefäß 2 aus einer Keramik, z. B. MgO, als ein wärmebeständiges Material gefertigt. Ein Gestell 40 trägt das Schmelzgefäß 2 sicher, um zu verhindern, daß das Verdampfungsmaterial 2 daraus ausfließt, auch in dem Fall, daß das Schmelzgefäß 2, das aus einer Keramik besteht, durch einen thermischen Schock usw. bricht oder zerbrochen wird. Das Gestell 40 ist üblicherweise aus Cu gefertigt. In dem Gestell 40 sind Wasserdurchgänge 41 ausgeschnitten oder ausgearbeitet, um das Gestell 40 durch den Kühlwasserfluß zu kühlen, so daß das Gestell 40 nicht schmilzt. Eine Ummantelung 42, die üblicherweise Cu gefertigt ist und eine geringe Dicke hat, ist zwischen dem Gestell 40 und dem Schmelzgefäß 2 angeordnet. Die Ummantelung 42 trägt das Schmelzgefäß 2. Die Ummantelung 42 hat einen Schutzteil 44, in den einige Schraubenlöcher 43 gebohrt sind. In dem Fall, daß das Schmelzgefäß 2 mit der Ummantelung 42 abgenommen werden soll, werden geeignete Bolzen oder Schrauben (in den Figuren nicht gezeigt) in die Schraubenlöcher 43 geschraubt, wodurch die Ummantelung 42 leicht gehandhabt werden kann.
Das Verdampfungsmaterial 1 wird durch einen Elektronenstrahl 7A zum Schmelzen aufgeheizt, der wiederholt in einer durch einen Pfeil E angezeigten Richtung entlangläuft. Der Elektronenstrahl 7A wird durch einen magnetischen Fluß gebündelt, der durch einen (in den Figuren nicht gezeigten) Magneten erzeugt wird, so daß er die Oberfläche 4 erreicht. Ein Cr-Co- Materialstab 3 aus einem Nachfüllmaterial, das aus einer Co-Cr- Legierung mit einem Cr-Anteil von z. B. M gemacht ist, ist derartig vorgesehen, daß er die Oberfläche 4 des Verdampfungsmaterials 1 berührt. Der Cr-Co-Materialstab 3 wird von einem Gehäuse 15 mit einer gegebenen Geschwindigkeit durch die Drehung einer sich bewegenden Walze 14 und tragenden bzw. haltenden Walzen 11, 12 und 13 herausgedrückt. Die sich bewegende Walze 14 wird durch einen Motor (der in den Figuren nicht gezeigt ist) angetrieben. Der Motor kann entweder innerhalb der Vakuumkammer (in den Figuren nicht gezeigt) oder außerhalb der Kammer angeordnet sein, und treibt die sich bewegende Walze 14 durch einen konventionellen Umwandler (in den Figuren nicht gezeigt), z. B. einen Getriebekasten, an. Daher bewegt sich der Cr-Co-Materialstab 3 mit einer konstanten Geschwindigkeit, wie durch einen Pfeil A angezeigt, zu einer Oberfläche 4 eines Verdampfungsmaterials 1, das geschmolzen ist. Die Abdeckung 15 verhindert eine unerwünschte Ablagerung aufgrund des Dampfes vom Verdampfungsmaterial 1 auf den Walzen 11, 12, 13 und 14. Ein Substrat 8, z. B. ein Kunststoffilm, der durch Aufdampfen beschichtet werden soll, wird durch bekannte Walzen (in den Figuren nicht gezeigt) oder eine ähnliche Einrichtung, die zum Transportieren und Halten verwendet wird, oberhalb des Schmelzgefäßes 2 befördert.
Durch die obengenannte Vorrichtung wird der Cr-Co-Materialstab 3 eingeführt, um die Menge wiederaufzufüllen, die aufgrund der Verdampfung des Verdampfungsmaterials 1 in dem Schmelzgefäß 2 verdampft ist, so daß ein dünner Film 9 mit einer konstanten Dicke und einem konstanten Anteil der Komponenten über eine lange Zeitdauer erzeugt werden kann.
Fig. 23 ist eine vergrößerte detaillierte Ansicht der in Fig. 22 gezeigten Oberfläche 4E. Wenn eine untere Endspitze 5 des Stabes 3 die Oberfläche 4 berührt, beginnt sie auf dem Verdampfungsmaterial 1 zu schmelzen und wandelt sich durch Absorbieren von Wärme von dem letzteren in geschmolzenes Metall 6 um, und das geschmolzene Metall 6 wird in geschmolzenem Zustand in das Verdampfungsmaterial 1 hineingemischt. Dann fließt ein Teil 6A des geschmolzenen Materials 6 auf eine Verdampfungsoberfläche 4E in einen Verdampfungsbereich Ea, der durch die Bestrahlung des Elektronenstrahls 7A stärker als der andere Bereich erhitzt wird. Das geschmolzene Metall 6 umfaßt eine sehr große Menge (d. h. M) von Cr mit der höheren Verdampfungsrate als diejenige (d. h. Y) des Verdampfungsmaterials 1, und dadurch wird eine schnelle Verdampfung bewirkt. Die schnelle Verdampfung führt zu einer unerwünschten Streuung von Tropfen des geschmolzenen Metalls.
Die Streuung von Tropfen geschmolzenen Metalls wird auch durch einen untengenannten Grund bewirkt. In einigen Fällen ist eine Verunreinigung, z. B. Oxide, auf der Oberfläche des Cr-Co-Materialstabs 3 vorhanden, auf der üblicherweise eine oxidierte Schicht ausgebildet wird, oder der Cr-Co-Materialstab 3 enthält eine Verunreinigung, z. B. Oxide, die bei ihrem Herstellungsverfahren beigemischt wurde.
Fig. 24 ist eine vergrößerte detaillierte Ansicht der Oberfläche 4E des Verdampfungsmaterials, auf dem Schwimmer 3A vorgesehen sind. Wenn der Cr-Co-Materialstab 3 mit einer Verunreinigung, wie oben erwähnt, die Oberfläche des Verdampfungsmaterials, wie in Fig. 24 gezeigt, berührt, fließt das Oxid auf dem Verdampfungsmaterial 1 als Schwimmer 3A, da das obengenannte Oxid einen höheren Schmelzpunkt und eine geringere spezifische Dichte als das Verdampfungsmaterial 1 hat. Wenn der Schwimmer 3A auf der Verdampfungsoberfläche 4E fließt und durch den Elektronenstrahl 7A verdampft wird, wird der Schwimmer 3A wegen seinem höheren Schmelzpunkt auf eine hohe Temperatur aufgeheizt. Dann wird eine schnelle Verdampfung, die ähnlich der obengenannten ist, durch die Verunreinigung an der Kontaktoberfläche des Verdampfungsmaterials 1 mit dem aufgeheizten Schwimmer 3A durchgeführt, und sie führt zu einer unerwünschten Streuung der Tropfen geschmolzenen Metalls.
Die Tropfen werden "Spritzer" genannt, die auf der Substratoberfläche hängenbleiben und zu einem darauf ausgebildeten unerwünschten vorstehenden Fremdgegenstand (Fremdteil) führen. Der vorstehende Fremdgegenstand auf der Substratoberfläche des magnetischen Aufnahmemediums führt zu einem Hindernis bzw. einer Störung beim normalen Aufnehmen und Reproduzieren.
Der vorstehende Fremdgegenstand bewirkt aufgrund des großen Zwischenraums zwischen einem Magnetkopf und dem magnetischen Aufnahmemedium ein Problem.
Eine zweite konventionelle Vakuumverdampfungsvorrichtung, die mit dem großen Problem zurechtkommt, ist in Fig. 25 gezeigt. Fig. 25 ist eine Seitenansicht in Schnittdarstellung der zweiten konventionellen Vakuumverdampfungsvorrichtung. Teile und Komponenten, die denjenigen der ersten konventionellen Vakuumverdampfungsvorrichtung entsprechen, werden durch die gleichen Bezugszeichen und Benennungen beschrieben, und die bei der ersten Vakuumverdampfungsvorrichtung abgegebene Beschreibung kann ähnlich angewandt werden. Unterschiede und Merkmale dieser zweiten konventionellen Vakuumverdampfungsvorrichtung gegenüber der ersten konventionellen Vakuumverdampfungsvorrichtung sind wie folgt. Eine Unterteilung 25 ist zwischen der Verdampfungsoberfläche Ea und einer Zuführungsoberfläche 4S in einem Zuführungsbereich Sa vorgesehen und mit dem Schmelzgefäß 2 befestigt.
Wenn das Verdampfungsmaterial 1 ein Metall mit einem hohen Schmelzpunkt, wie z. B. eine Co-Cr-Legierung ist, ist die Unterteilung 25 aus einer Keramik, z. B. MgO, ähnlich dem Schmelzgefäß 2 gefertigt.
Aufgrund des obengenannten Aufbaus fließt das geschmolzene Metall 6 des Cr-Co-Materialstabs 3 nicht direkt auf die Verdampfungsoberfläche 4E in dem Verdampfungsbereich Ea, sondern diffundiert in dem Bereich unterhalb der Verdampfungsoberfläche 4E von der Zuführungsoberfläche 4S durch eine Öffnung C zwischen der Unterteilung 25 und dem Boden des Schmelzgefäßes 2. Dementsprechend werden Cr-Anteile des geschmolzenen Metalls 6 mit dem Verdampfungsmaterial 1 verdünnt. Dementsprechend erreicht das geschmolzene Metall 6 mit verdünnten Cr-Anteilen die Verdampfungsoberfläche 4E, so daß die schnelle Verdampfung aufgrund des größeren Anteils von Cr nicht mehr bewirkt wird. Da weiterhin die obengenannten Schwimmer 3A durch Eindämmen (Unterbrechen) der Unterteilung 25 nicht auf die Verdampfungsoberfläche 4E fließen können, wird auch nicht mehr eine schnelle Verdampfung aufgrund der Verunreinigung bewirkt. Daher wird ein Auftreten von Spritzern vermieden.
Die obengenannte zweite konventionelle Vakuumaufdamp fungsvorrichtung hat die folgenden zwei Probleme:
Ein erstes Problem ist, daß, wenn ein Barren (der üblicherweise als ein Cr-Co-Materialstab oder ein Würfel geformt ist) des Verdampfungsmaterials in das Schmelzgefäß 2 vor einer Verdampfung eingebracht wird, um durch die Strahlung des Elektronenstrahls 7A geschmolzen zu werden, berührt von dem Barren abgeschmolzenes Metall die Unterteilung 25 und bewirkt, daß die Unterteilung 25 durch einen thermischen Schock bricht oder Risse bekommt.
Ein zweites Problem ist, daß, wenn die Bestrahlung des Elektronenstrahls 7A nach der Verdampfung gestoppt wird, das geschmolzene Material des Verdampfungsmaterials 1 sich zu verfestigen beginnt und die Unterteilung 25 durch eine Kraft aufgrund der Verfestigung bricht.
Das erste Problem kann beseitigt werden, indem eine Heizvorrichtung in der Unterteilung 25 für den Vorgang der Voraufheizung angeordnet wird, was zu einem komplizierten Aufbau führt. Dem zweiten Problem ist jedoch schwierig beizukommen.

AUFGABE UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vakuumverdampfungsvorrichtung zu schaffen, welche es ermöglicht, das Spritzen zu vermeiden und ein magnetisches Aufnahmemedium mit einem kleinen vorstehenden Fremdgegenstand zu erzeugen, das bei geringen Kosten mit einer hohen Produktionseffizienz bei Verwendung der Vakuumverdampfungsvorrichtung erzeugt wird.
Diese und andere Ziele werden erreicht durch eine Vakuumverdampfungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei diese Vorrichtung aufweist:
ein Schmelzgefäß zum Aufnehmen von Verdampfungsmaterial,
eine Elektronenkanone, welche einen Elektronenstrahl auf das Verdampfungsmaterial ausstrahlt,
ein Nachfüllmaterial, welches in eine Oberfläche des Verdampfungsmaterials durch eine Zuführeinrichtung zum Nachfüllen des Verdampfungsmaterials eingegeben wird, und
eine bewegliche Unterteilung, welche durch eine bewegliche Einrichtung auf eine Weise bewegt wird, daß die Unterteilung eine erste Position hat, in der die Unterteilung die Oberfläche in eine Zuführungsoberfläche und eine Verdampfungsoberfläche unterteilt, und eine zweite Position, in der die Unterteilung von der Oberfläche zurückbewegt wird, und durch eine Verfahren gemäß Anspruch 10. Bevorzugte Ausführungsformen der Vorrichtung werden in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 9 beschrieben.
Während die neuen Merkmale der Erfindung in den beiliegenden Ansprüchen fortgesetzt werden, wird die Erfindung sowohl in ihrem Aufbau als auch in ihrem Inhalt besser verstanden werden zusammen mit anderen Zielen und Merkmalen aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Zusammenhang mit dem Zeichnungen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen:
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Vakuumverdampfungsvorrichtung einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist eine Seitenansicht in Schnittdarstellung der Vakuumverdampfungsvorrichtung, die in Fig. 1 gezeigt ist;
Fig 3 ist eine Seitenansicht in Schnittdarstellung der Vakuumverdampfungsvorrichtung der ersten Ausführungsform bei einem Anfangszustand;
Fig. 4 ist eine Seitenansicht in Schnittdarstellung der Vakuumverdampfungsvorrichtung der ersten Ausführungsform vor dem Schmelzen des Verdampfungsmaterials;
Fig. 5 ist eine Schnittansicht entlang der Linie V-V aus Fig. 2;
Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht der Vakuumverdampfungsvorrichtung der ersten Ausführungsform, in der der Elektronenstrahl 7A im Zustand "Entlangfahren nach dem Aufheizen" ist;
Fig. 7 ist eine Seitenansicht, die die Endspitze 5 des Cr-Co-Materialstabs 3 in Berührung mit der Oberfläche 1 als ein "erster Zustand a" zeigt, wenn die Endspitze 5 die Oberfläche 1 berührt;
Fig. 8 ist eine Seitenansicht, die die Endspitze 5 des Cr-Co-Materialstabes 3 in Berührung mit der Oberfläche 1 als "einen zweiten Zustand b" nachfolgend dem "ersten Zustand a" zeigt;
Fig. 9 ist eine Seitenansicht, die die Endspitze 5 des Cr-Co-Materialstabes 3 in Berührung mit der Oberfläche 1 als "einen dritten Zustand c" nachfolgend dem "zweiten Zustand b" zeigt;
Fig. 10 ist eine Seitenansicht, die die Endspitze 5 des Cr-Co-Materialstabes 3 in Berührung mit der Oberfläche 1 als einen vierten Zustand d" nachfolgend dem "dritten Zustand c" zeigt;
Fig. 11 ist ein Zeitdiagramm, das die Zeitänderung der Verdampfungsrate Er zeigt;
Fig. 12 ist eine fragmentarische Schnittansicht, die einen kleinen Tropfen 1E zeigt, der auf einer Innenfläche 2C ausgebildet ist;
Fig. 13 ist eine fragmentarische Schnittansicht, die den Tropfen 1E zeigt, wenn er größer wird;
Fig. 14 ist eine fragmentarische Schnittansicht, die den verfestigten Tropfen 1E zeigt;
die Figuren 15 und 16 sind fragmentarische Schnittansichten, die den verfestigten Tropfen 1E zeigen, der in der Oberfläche 4 im Verlauf der fortschreitenden Zeit geschmolzen ist;
Fig. 17 ist eine perspektivische Ansicht einer Vakuumverdampfungsvorrichtung einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 18 ist eine Schnittansicht entlang einer Ebene, die durch eine gerade Seitenoberfläche 50'B in Fig. 17 definiert ist;
Fig. 19 ist eine fragmentarische Seitenansicht einer Vakuumverdampfungsvorrichtung einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 20 ist eine Seitenansicht in Schnittdarstellung einer Vakuumverdampfungsvorrichtung einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 21 ist eine Seitenansicht in Schnittdarstellung einer Vakuumverdampfungsvorrichtung einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 22 ist eine Seitenansicht in Schnittdarstellung einer ersten konventionellen Vakuumverdampfungsvorrichtung;
Fig. 23 ist eine vergrößerte detaillierte Ansicht der in Fig. 22 gezeigten Oberfläche 4;
Fig. 24 ist eine vergrößerte detaillierte Ansicht der Oberfläche 4 des Verdampfungsmaterials, auf der Schwimmer 3A gezeigt sind;
Fig. 25 ist eine Seitenansicht in Schnittdarstellung der zweiten konventionellen Vakuumverdampfungsvorrichtung.
Dabei sind alle oder einige der Zeichnungen schematische Darstellungen zum Zwecke der Veranschaulichung und geben nicht notwendigerweise die tatsächlichen relativen Größen oder Anordnungen der gezeigten Elemente wieder.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Im folgenden wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Vakuumverdampfungsvorrichtung einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 2 ist eine Seitenansicht in Schnittdarstellung der in Fig. 1 gezeigten Vakuumverdampfungsvorrichtung.
Üblicherweise wird eine Vakuumabscheidung in einem Vakuum durchgeführt, eine solche Vakuumverdampfungsvorrichtung ist in einer (in den Figuren nicht gezeigten) Vakuumkammer angeordnet. Ein Verdampfungsmaterial 1, das aus einer Co-Cr-Legierung mit einem Cr-Anteil von z. B. Y hergestellt ist, ist in einem Schmelzgefäß 2 enthalten. Da das Verdampfungsmaterial 1 die Co-Cr-Legierung ist, die ein Metall mit einem hohen Schmelzpunkt ist, ist das Schmelzgefäß 2 eine Keramik, die z. B. aus MgO als einem hitzebeständigen Material gefertigt ist. Ein Gestell 40 trägt das Schmelzgefäß 2 sicher und fest, um zu verhindern, daß das verdampfte Material 2 herausfließt, auch für den Fall, daß das aus Keramik gefertigte Schmelzgefäß 2 durch z. B. einen thermischen Schock usw. bricht. Das Gestell 40 ist üblicherweise aus Cu gefertigt.
In dem Gestell 40 sind Wasserdurchgänge 41 hindurchgeschnitten, um das Gestell 40 durch den Fluß von Kühlwasser zu kühlen, so daß das Gestell 40 nicht schmilzt. Eine Ummantelung 42, die üblicherweise aus Cu gefertigt ist und eine geringe Dicke hat, ist zwischen dem Gestell 40 und dem Schmelzgefäß 2 angeordnet. Die Ummantelung 42 trägt das Schmelzgefäß 2 auf sich. Die Ummantelung 42 hat einen Schutzteil 44, an dem einige Schraubenlöcher 43 gebohrt sind. Wenn das Schmelzgefäß 2 mit der Ummantelung 42 abgenommen werden soll, werden geeignete Schrauben oder Bolzen (in den Figuren nicht gezeigt) in die Schraubenlöcher 43 geschraubt, wodurch die Ummantelung 42 leicht gehandhabt werden kann.
Eine Elektronenkanone 70, die einen Elektronenstrahl 7A aussendet, ist nahe dem Schmelzgefäß 2 angeordnet. Die Elektronenkanone 70 hat ein konventionelles Ablenksystem, welches den Elektronenstrahl 7A ablenkt bzw. hin- und herführt. Der Elektronenstrahl 7A wird durch einen durch einen (in den Figuren nicht gezeigten) Magnet erzeugten magnetischen Fluß gebündelt, um die Oberfläche 4 zu erreichen. Das Verdampfungsmaterial 1 wird durch den Elektronenstrahl 7A, der wiederholt in einer durch einen Pfeil E gezeigten Richtung entlangläuft bzw. abfährt, zum Schmelzen aufgeheizt. Ein Cr-Co-Materialstab 3 aus Nachfüllmaterial, der aus einer Co-Cr-Legierung mit einem Cr- Anteil von z. B. M hergestellt ist, ist vorgesehen, um die Oberfläche 4 des Verdampfungsmaterials 1 zu berühren. Der Cr- Co-Materialstab 3 wird von einer Abdeckung 15 mit einer gegebenen Geschwindigkeit durch Drehung einer sich bewegenden Walze 14 und tragenden Walzen 11, 12 und 13 herausgeschoben. Die sich bewegende Walze 14 wird durch einen Motor angetrieben (der in den Figuren nicht gezeigt ist). Der Motor kann entweder innerhalb der Vakuumkammer (in den Figuren nicht gezeigt) oder außerhalb der Kammer angeordnet sein, und treibt die sich bewegende Walze 14 durch einen konventionellen Transformer (in den Figuren nicht gezeigt), z. B. einen Getriebekasten, an. Daher bewegt sich der Cr-Co-Materialstab 3 mit einer konstanten Geschwindigkeit zu einer Oberfläche 4 des Verdampfungsmaterials 1 hin, die am schmelzen ist, wie durch einen Pfeil A angezeigt. Die konstante Geschwindigkeit ist eine Zuführungsgeschwindigkeit Vs des Cr-Co-Materialstabs. Die Abdeckung 15 verhindert eine unerwünschte Ablagerung an den Walzen 11, 12, 13 und 14 aufgrund von Dampf bzw. Gas des Verdampfungsmaterials 1. Ein Substrat 8, z. B. ein Kunststoffilm, auf den durch Aufdampfen (bzw. Verdampfen) aufgetragen werden soll, wird durch bekannte Walzen (in den Figuren nicht gezeigt) oder dergleichen, die zum Transportieren und Tragen verwendet werden, oberhalb des Schmelzgefäßes 2 transportiert bzw. gebracht.
Durch die obengenannte Vorrichtung wird Cr-Co-Materialstab 3 herausgezogen, um die Mengen nachzufüllen, die aufgrund einer Verdampfung des Verdampfungsmaterials 1 in dem Schmelzgefäß 2 verloren worden ist, so daß ein dünner Film 9 mit einer konstanten Dicke und einem konstanten Anteil der Komponenten für eine lange Zeitdauer erzeugt werden kann.
Eine Unterteilung 50, die aus einer Keramik, z. B. MgO, hergestellt ist und zwei Seitenteile 51 und 52 hat, ist auf der Oberfläche 4 des Verdampfungsmaterials 1 vorgesehen. Die im Eingriff befindlichen Seitenteile 51 und 52 der Unterteilung 50 sind jeweils in rechteckige Löcher 53H und 54H eingefügt, die in dem Endteil von Hebeln 53 und 54 ausgebildet sind. Die Hebel 53 und 54 tragen die Unterteilung 50. Die Hebel 53 und 54 sind aus einem Metall hergestellt, z. B. rostfreiem Stahl, und daher können die Hebel 53 und 54 zu äußeren Richtungen, wie sie durch die Pfeile B und B' angezeigt werden, gebogen werden zum Einsetzen der Teile 51 und 52.
Drehpunkte bzw. Drehgelenke 55 und 56 sind an dem Gestell 40 vorgesehen und tragen die Hebel 53 und 54 dreh- bzw. schwenkbar. Ein Hebel 57, der wie ein Buchstabe "T" geformt ist, ist mit den Hebeln 53 und 54 über Schrauben 58, 58, 58, 58 verbunden bzw. befestigt. Der Hebel 57 ist dreh- bzw. schwenkbar mit einem Drehgelenk 67 mit einer Zahnstange 64 verbunden. Die Zahnstange 64 ist mit einem Zahnrad 62 im Eingriff, das an einer Welle eines Motors 59 befestigt ist. Der Motor 59 ist auf einem Träger 61 befestigt, und eine Walze 65 ist drehbar mit einem an dem Träger 61 befestigten Drehgelenk 66 verbunden. Indem die Zahnstange 64 zwischen dem Zahnrad 62 und der Walze 65 gehalten wird, wird ein Zahnstangen-Zahnrad-Eingriff der Zahnstange 64 mit dem Zahnrad eingehalten. Gemäß der Drehung des Motors 59 bewegt sich die Zahnstange 64 immer auf und ab, und zwar beinahe in einer Vertikallinie V, die durch einen Pfeil V gezeigt ist.
Als nächstes wird der Betrieb der Hebel 53 und 54 beschrieben. Fig. 3 ist eine Seitenansicht in Schnittdarstellung der Vakuumverdampfungsvorrichtung der ersten Ausführungsform in einem Anfangszustand.
Wie in Fig. 3 gezeigt, wird die Zahnstange 64 bei einer niedrigen Position, die niedriger als die in Fig. 2 gezeigte Position ist, nach unten bewegt. Dadurch wird der Hebel 57 um die Drehgelenke 56 und 57 gedreht und zu einer Position gebracht, die von der in Fig. 2 gezeigten Position im Uhrzeigersinn gedreht ist. Daher wird die Unterteilung 50 zu einer höheren Position als der in Fig. 2 gezeigten Position angehoben.
In Fig. 3 wird ein Winkel α zwischen einer Linie l1, die das Drehgelenk 63 und das Drehgelenk 66 verbindet, und einer Axiallinie 12 der Zahnstange 64 kleiner als 90º, so daß die Zahnstange 64 eine Kraft ausüben kann, um den Zwischenraum zwischen den Drehgelenken 63 und 66 zu dehnen bzw. vergrößern. Aber eine solche dehnende Kraft kann entfernt bzw. aufgehoben werden, indem das Intervall zwischen den Drehgelenken 63 und 66 auf geeignete Weise auf einen größeren Wert als seinen theoretischen Wert vergrößert wird. Und dadurch können die beweglichen Glieder der Zahnstange 64, des Zahnrads 62, des Hebels 57 usw. leicht ohne groBe Spannungen zu erzeugen bewegt werden.
Bei diesem anfänglichen Zustand wird die Endspitze 5 des Cr-Co-Materialstabes 3 im Vergleich mit der Position der Endspitze 5, die in Fig. 2 gezeigt ist, zurück in die Abdeckung 15 gezogen. Eine bekannte Abdeckung oder Verschlußkappe 21 ist zwischen dem Schmelzgefäß 2 und dem Substrat 8 angeordnet.
Fig. 4 ist eine Seitenansicht in Schnittdarstellung der Vakuumverdampfungsvorrichtung der ersten Ausführungsform vor dem Schmelzen des Verdampfungsmaterials. In Fig. 4 sind die Unterteilung 50 und der Cr-Co-Materialstab 3 bei der gleichen Position wie in Fig. 3. Mit Bezug auf Fig. 4 wird zuerst ein Material 1A aus z. B. Cr und ein Material 1B aus z. B. Co als Barren in das Schmelzgefäß 2 gelegt, um zu dem Verdampfungsmaterial 1 geschmolzen zu werden. Der Elektronenstrahl 7A bestrahlt das Material 1A in dem Schmelzgefäß 2, und das Material lA wird zu dem geschmolzenen Metall 1C geschmolzen. Das geschmolzene Metall 1C, welches aus dem Material 1A stammt, berührt das Material 1B, welches nicht durch den Elektronenstrahl 7A bestrahlt wurde, und bringt das Material 1B durch Wärmeleitung zum Schmelzen. Schließlich sind beide Materialien 1A und 1B zusammen geschmolzen, um das Verdampfungsmaterial 1 zu bilden.
In dem obengenannten Schmelzprozeß des Verdampfungsmaterials 1 wird, da die Unterteilung 50 von der Oberfläche 4 des Verdampfungsmaterials 1 entfernt ist und über ihr liegt die Unterteilung 50 niemals durch einen thermischen Schock aufgrund der Berührung mit dem geschmolzenen Metall 1C gebrochen. Da die Abdeckung 21 das Substrat 8 während des Schmelzprozesses gegenüber dem Schmelzgefäß 2 abschirmt, findet keine unerwünschte Ausbildung eines Films auf dem Substrat 8 aufgrund des Dampfes von dem Verdampfungsmaterial während des Schmelzprozesses statt.
Als nächstes wird das Zahnrad 62 durch den Motor 59 im Uhrzeigersinn gedreht, so daß die Unterteilung 50 durch Bewegung der Zahnstange 64 und des Hebels 57 auf die Oberfläche 4 abgesenkt wird. Eine Absinkgeschwindigkeit V&sub1; der Unterteilung 50 wird so klein gehalten, daß durch eine Strahlungswärme von der Oberfläche 4 eine genügende Voraufheizung der Unterteilung 50 stattfindet. Aus einigen unserer Experimente kann gesagt werden, daß die Absinkgeschwindigkeit V&sub1; vorzugsweise kleiner als z. B. 10 mm/min ist. Durch eine solche Begrenzung der Absinkgeschwindigkeit V&sub1; wird die Unterteilung 50 niemals durch den thermischen Schock aufgrund der Berührung der Oberfläche 4 gebrochen.
Am Ende wird die Unterteilung 50 auf eine vorbestimmte Tiefe (die von einem in Fig. 2 gezeigten Zwischenraum C bestimmt wird) durch Drehung des Motors 59 in das Verdampfungsmaterial 1 abgesenkt. Nachdem die Unterteilung 50 die Oberfläche 4 berührt, kann die Unterteilung 50 mit einer Absinkgeschwindigkeit V&sub2;, die größer als die Absinkgeschwindigkeit V&sub1; ist, abgesenkt werden. Diese größere Absinkgeschwindigkeit V&sub2; verkürzt eine Zeitdauer der Vorbereitung für eine Deposition. Demnach trennt die Unterteilung 50 die Oberfläche 4 in eine Zuführungsoberfläche 4S in einem Zuführungsbereich Sa und eine Verdampfungsoberfläche 4E in einem Verdampfungsbereich Ea. Dadurch wird die Zuführungsoberfläche 4S durch eine Seitenwand 2C in dem Zuführungsbereich Sa des Schmelzgefäßes 2 und die Unterteilung 50 definiert. Die Zuführungsoberfläche 4S ist die Oberfläche zum Aufnehmen des Nachfüllmaterials und sie ist von der Verdampfungsoberfläche 4E isoliert.
Als nächstes wird der Cr-Co-Materialstab 3 durch Drehung der Walze 14 mittels Antreibens des (in den Figuren nicht gezeigten) Walzenmotors aus der Abdeckung 15 herausgezogen, wie durch einen Pfeil A in Fig. 2 gezeigt, um das Verdampfungsmate rial 1 nachzufüllen. Durch Öffnen der Abdeckung bzw. Schließklappe 21 wird eine Deposition auf dem Substrat 8 bewirkt.
Die Unterteilung 50 verhindert, daß das geschmolzene Teil 6 des Cr-Co-Materialstabes 3 direkt zu der Verdampfungsoberfläche 4S fließt und verhindert, daß die Schwimmer 3A zu der Verdampfungsoberfläche 4E fließen, beinahe ähnlich wie die vorher genannte Unterteilung 25, und so kann das Auftreten von unerwünschten Spritzern gestoppt werden.
Nach Beenden der Deposition wird das Zahnrad 62 durch den Motor 59 im Uhrzeigersinn von Fig. 2 gedreht, um die Unterteilung 50 durch Bewegungen der Zahnstange 64 und des Hebels 57 anzuheben, so daß die Unterteilung 50 wiederum von der Oberfläche 4 des Verdampfungsmaterials 1 getrennt ist, wie in Fig. 3 gezeigt.
Fig. 5 ist eine Schnittansicht entlang der Linie V-V von Fig. 2. Wie in Fig. 5 gezeigt, sind Teile 50A, 50A der Unterteilung 50 lose bzw. beweglich verbunden und bilden kleine Zwischenräume 1D, 1D zu jeweiligen Teilen 2A, 2A (die oberhalb der Oberfläche 1 liegen) der Seitenwand des Schmelzgefäßes 2. Ein gewisser Teil des Dampfes des Verdampfungsmaterials 1 fließt durch die jeweiligen Zwischenräume 1D, 1D. Ein Teil des Dampfes, der durch die Zwischenräume 1D, 1D fließt wird bei Berührung (Entlanggleiten) des Teils 50A und/oder des Teils 2A verflüssigt, wenn die Temperatur dort nicht niedrig ist, und zu dieser Zeit kann die Unterteilung angehoben werden. Und wenn eine Temperatur des Teils 2A und/oder des Teils 50A niedrig ist, verfestigt sich der Dampf des Verdampfungsmetalls in den kleinen Zwischenräumen 1D, 1D, und die Unterteilung 50 wird durch den Teil 2A gehalten bzw. erfaßt. Dadurch wird es schwierig, die Unterteilung 50 anzuheben.
Wenn die Verfestigung stattfindet, wird bewirkt, daß der Elektronenstrahl 7A entlang der Unterteilung 50 entlangfährt, wie durch einen Pfeil F in Fig. 6 gezeigt, um Bereiche 4A, 4A der Oberfläche 4 in der Nähe der Zwischenräume 1D, 1D zu erhitzen, und gleichzeitig wird die Unterteilung 50 angehoben (aus Gründen der Vereinfachung wird dieses Entlangfahren des Elektronenstrahls im folgenden als "Entlangfahren nach dem Aufheizen" bezeichnet). Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht der Vakuumverdampfungsvorrichtung der ersten Ausführungsform, wobei der Elektronenstrahl 7A in dem Zustand des "Entlangfahrens nach dem Aufheizen" ist. Dadurch wird das verfestigte Metall in den Zwischenräumen 1D, 1D durch Wärme (Wärmeleitung) von den Bereichen 4A, 4A geschmolzen und die Unterteilung 50 kann angehoben werden.
Durch Aufrechterhaltung des Heizvorgangs durch den Elektronenstrahl 7A, bis die Unterteilung 50 von der Oberfläche 4 weggehoben ist, wird die Unterteilung 50 nicht durch eine Verfestigung des Verdampfungsmaterials 1 gebrochen. Dadurch kann die Unterteilung 50 mehrere Male wiederholt verwendet werden.
Als nächstes wird die Art und Weise des Bestimmens eines Zwischenraums C (in Fig. 2 gezeigt) zwischen der Unterteilung 50 und dem Boden des Schmelzgefäßes 2 betrachtet. In dem Fall, daß der Zwischenraum C (in Fig. 2 gezeigt) zu klein ist, wird eine Wärmeleitung von dem Verdampfungsbereich Ea zu dem Zuführungsbereich Sa durch den Zwischenraum C klein. Dadurch ist die Temperatur in der Zuführungsoberfläche 4S niedrig und der Cr-Co-Materialstab 3 wird kaum geschmolzen. Und schließlich drückt die Endspitze 5 des Cr-Co-Materialstabs 3 gegen die Unterteilung 50 und bricht sie.
Wenn andererseits der Zwischenraum C zu groß ist, wird der Cr-Anteil des geschmolzenen Metalls 6 des Stabes 3 nicht genug gelöst, bevor es zu der Verdampfungsoberfläche 4E fließt. So wird der Effekt der Verringerung eines Spritzens verringert. Um einen hinreichenden Effekt der Verhinderung von Spritzern aufrechtzuerhalten, sollte die folgende Bedingung für den Zwischenraum C erfüllt sein:
C/H < 9/10 (2) oder,
vorzugsweise
C/H < 4/5 (3)
wobei H eine Tiefe des Verdampfungsmaterials 1 in dem Schmelzgefäß 2 ist.
Wenn der Wert von C/H in dem obengenannten bevorzugten Bereich liegt, ist es in dem Fall, wenn die Temperatur der Zuführungsoberfläche 4S niedrig und der Cr-Co-Materialstab 3 nicht genug geschmolzen ist, notwendig, die Temperatur der Zuführungsoberfläche 4S zu erhöhen. Es ist wünschenswert, auf den Querschnittsbereich der Wasserflußrohrleitung in dem Teil des Wasserdurchgangs 41 nur in der Nähe bzw. Nachbarschaft des Zuführungsbereichs Sa zu verzichten oder ihn zu verringern. Oder alternativ dazu kann ein adiabatisches Material, z. B. Asbest, nur zwischen den Teil des Schmelzgefäßes 2 und dem Gehäuse 42 in der Nähe des Zuführungsbereiches Sa vorgesehen werden, um die Temperatur der Zuführungsoberfläche 4S zu erhöhen. Das heißt, das Schmelzgefäß 2 sollte nur in der Nähe bzw. Nachbarschaft (die durch einen Pfeil N in Fig. 2 bezeichnet ist) des Zuführungsbereiches Sa eine stärker adiabatische Bedingung als in dem anderen Teil haben.
In dem Fall, daß der Schmelzpunkt des Cr-Co-Materialstabs 3 niedrig ist oder die Wärme des Aufschmelzens gering ist, wird die Endspitze 5 des Cr-Co-Materialstabs 3 schneller als die Zuführungsgeschwindigkeit Vs des Cr-Co-Materialstabs 3 aufgeschmolzen. Im folgenden wird die Bewegung der Endspitze 5 in Bezug auf die Figuren 7, 8, 9 und 10 betrachtet.
Fig. 7 ist eine Seitenansicht, die die Endspitze 5 des Cr-Co-Materialstabs 3 zeigt, der in Berührung mit der Oberfläche 4 in einem Zustand ist, wenn die Endspitze 5 die Oberfläche 4 berührt. Aus Gründen der Vereinfachung wird dieser Zustand im folgenden als "der erste Zustand a" bezeichnet. Bei dem "ersten Zustand a" beginnt die Endspitze 5 durch Absorbieren von Wärme von der Zuführungsoberfläche 4S zu schmelzen, wodurch sie selbst in geschmolzenes Metall 6 umgewandelt wird, welches sich in das Verdampfungsmaterial 1 in flüssigem Zustand, wie durch einen Pfeil R in Fig. 8 gezeigt, hineinmischt bzw. sich löst. Fig. 8 ist eine Seitenansicht, die die Endspitze 5 des Cr-Go-Materialstabs 3 in Berührung mit der Oberfläche 4 während eines "zweiten Zustandes b" zeigt, der ein Zustand ist, der auf den "ersten Zustand a" folgt. In Fig. 8 wird Wärme in die dem Pfeil K entgegengesetzte Richtung zu der Endspitze 5 befördert, wodurch die Endspitze 5 geschmolzen wird.
Wenn das Schmelzen der Endspitze 5 voranschreitet, wird die Wärmeübertragung von dem geschmolzenen Metall 6 zu der Endspitze 5 aufgrund eines Anstiegs des Abstandes g zwischen der Endspitze 5 und der Zuführungsoberfläche 4S verringert. Dann wird die geschmolzene Menge der Endspitze 5 verringert, was zu einer verringerten Menge des geschmolzenen Metalls 6 führt, wie in Fig. 9 gezeigt. Fig. 9 ist eine Seitenansicht, die die Endspitze 5 des Cr-Co-Materialstabs 3 zeigt, der die Oberfläche 4 als "ein dritter Zustand c" berührt, der dem "zweiten Zustand b" nachfolgt. Bei dem dritten Zustand c wird es aufgrund eines größeren Ansteigens des Abstandes g und einer gleichzeitigen Verringerung des Querschnitts des Teils bzw. Anteils von geschmolzenem Metall 6 schwieriger, die Endspitze 5 zu schmelzen. Schließlich wird das Schmelzen der Endspitze 5 gestoppt, wie in Fig. 10 gezeigt. Fig. 10 ist eine Seitenansicht, die die Endspitze 5 des Cr-Co-Materialstabs 3 beim Berühren der Oberfläche 4 als ein "vierter Zustand d" zeigt, der dem "dritten Zustand c" nachfolgt.
Der Schmelzprozeß des Cr-Co-Materialstabs 3 wird nachfolgend durch die Figuren 11, 12, 13 und 14 gezeigt. Während des Schmelzprozesses von dem Zustand "a" zu dem Zustand "d" bewegt sich der Cr-Co-Materialstab 3 mit der Zuführungsgeschwindigkeit Vs zu der Zuführungsoberfläche 4S, wie durch einen Pfeil A gezeigt. Im allgemeinen ist die Zuführungsgeschwindigkeit Vs kleiner als die Schmelz- bzw. Aufschrnelzgeschwindigkeit der Endspitze 5, wie durch die Figuren 7 bis 10 gezeigt, und dies erzeugt einen Zwischenraum D, wie in Fig. 10 gezeigt. Da sich der Cr-Co-Materialstab 3 weiterhin mit der Zuführungsgeschwindigkeit Vs bewegt nimmt der Zwischenraum D, wie in Fig. 10 gezeigt, ab. Schließlich berührt die Endspitze 5 wiederum die Zuführungsoberfläche 4S, wie in Fig. 7 gezeigt. Dadurch wird das Phänomen bzw. der Vorgang von "dem ersten Zustand a" zu dem "vierten Zustand d" mehrere Male wiederholt. Dadurch wird das Material des Cr-Co-Materialstabs 3 intermittierend zu der Oberfläche 4 zugeführt, trotz der kontinuierlichen Bewegung des Cr-Co-Materialstabs 3.
Während des Aufschmelzens der Endspitze 5 in die Zuführungsoberfläche 4S wird Wärme aufgrund des Schmelzens von der Zuführungsoberfläche 4S abgegeben, und dementsprechend sinkt die Temperatur in der Zuführungsoberfläche 4S. Die Verringerung der Temperatur in der Zuführungsoberfläche 4S beeinflußt die Verdampfungsoberfläche 4E in dem Verdampfungsbereich Ea durch den Zwischenraum C, und die Temperatur der Verdampfungsoberfläche 4E wird verringert. Dadurch verringert sich die Verdampfungstemperatur der Verdampfungsoberfläche 4E, und dies führt zu einer Verringerung der Verdampfungsrate Er des Verdampfungsmaterials 1. Dadurch ändert sich die Verdampfungsrate Er periodisch mit einer Periode TL, die von dem "ersten Zustand a" zu dem "vierten Zustand d" reicht, wie in Fig. 11 gezeigt. Fig. 11 ist ein Zeitdiagramm, das die Zeitänderung der Verdampfungsrate Er zeigt. In Fig. 11 bezeichnet ein Höhenunterschied HL eine Änderungsdifferenz HL der Verdampfungsrate.
In Fig. 10 wird der Zwischenraum D umso größer, je dicker der Cr-Co-Materialstab 3 ist. Der Grund ist wie folgt. Eine Form des geschmolzenen Metalls 6 kann meistens als eine Säule oder ein Zylinder betrachtet werden. Je dicker die Säule ist, desto geringer ist ein Verhältnis S/V von "(ein 0berflächenbereich der Säule)/(ein Volumen der Säule)". Die Geringe des Verhältnisses S/V führt zu einem Verhältnis R/C von "(die Hitzemenge, die durch Strahlung von der Oberfläche der Säule verlorengeht)" gegen "(die Hitzemenge, die von der Oberfläche 45 zu der Endspitze 5 über das geschmolzene Teil 6 geleitet wird)". Die Geringe des Verhältnisses R/C führt dazu, daß die Säule (d. h. das geschmolzene Metall 6) verlängert bzw. gestreckt wird. Daher werden sowohl die Periode TL als auch die Änderungsbreite HL umso größer, je dicker der Cr-Co-Materialstab 3 ist.
Das geschrnolzene Metall an der Endspitze Cr-Co-Materialstabs 3 mit einem größeren Gehalt von Cr als das Verdampfungsmaterial 1 löst sich periodisch in der Zuführungsoberfläche 4S und führt zu einer periodischen Konzentrationsänderung von Cr darin. Und diese periodische Konzentrationsänderung von Cr in der Zuführungsoberfläche 4S bewirkt einen Einfluß auf die Verdampfungsoberfläche 4E über Diffusion in dem Verdampfungsmaterial 1 unter der Unterteilung 50 (Fig. 1). Daher ändert sich die Konzentration von Cr in dem Dampf, der von der Verdampfungsoberfläche 4E verdampft, oder sie fluktuiert periodisch gemäß der Änderung der Verdampfungsrate Er, wie in Fig. 11 gezeigt.
Die Fluktuation oder periodische Änderung der Verdampfungsrate Er und der Cr-Konzentration in dem Dampf führt zu einem unerwünschten Problem einer Fluktuation in Längsrichtung des Bandes im Co-Cr-Anteil des durch Aufdampfung abgeschiedenen Films 9 auf einem Substratband 8, das durch den bekannten Aufdampf-Abscheideprozeß mit laufendem Band hergestellt wird.
Es ist notwendig, das intermittierende Schmelzen des Cr-Co-Materialstabs 3 zu verhindern, um das obengenannte Problem zu vermeiden. Die Temperatur der Zuführungsoberfläche 4S kann auf eine geeignete Temperatur verringert werden, indem die Vorrichtung auf eine Weise entworfen wird, daß sie ein kleineres Verhältnis von C/H hat. Dann wird die Zuführungsgeschwin digkeit Vs beinahe gleich der Schmelzgeschwindigkeit der Endspitze 5. Dadurch wird erreicht, das Verdampfungsmaterial von dem Cr-Co-Materialstab 3 kontinuierlich zuzuführen, indem der Zustand einer Verbindung bzw. eines Kontaktes der Endspitze 5 mit der Zuführungsoberfläche 4S, wie in Fig. 8 gezeigt, beibehalten wird. Somit wird die Verhinderung des intermittierenden Schmelzens erreicht.
Als nächstes wird eine bevorzugte Höhe Hc von der Oberfläche 4 mit Bezug auf die Figuren 5, 12, 13, 14, 15 und 16 betrachtet. Fig. 12 ist eine fragmentarische Schnittansicht, die einen kleinen Tropfen 1E zeigt der an einer Innenfläche 2C ausgebildet ist. In Fig. 12 kondensiert ein Teil des Dampfes von der Oberfläche 4 in einen kleinen Tropfen 1E an der Innenfläche 2C des Schmelzgefässes 2. Wenn die Temperatur der Oberfläche 2C hoch ist, ist der kleine Tropfen 1E flüssig. Wenn auf der anderen Seite die Temperatur der Innenfläche 2C niedrig ist, wird der kleine Tropfen 1E verfestigt.
Der Tropfen 1E wird groß, wenn die Zeit voranschreitet, wie in Fig. 13 gezeigt, die eine fragmentarische Schnittansicht ist, die den Tropfen 1E zeigt, wenn er gewachsen ist. In dem Fall, daß der Tropfen 1E flüssig ist, wenn er zu dem großen Grenzwert wächst, fällt er zu der Oberfläche 4. In dem Fall, daß der Tropfen 1E verfestigt ist, wenn er wächst, berührt sein unteres Ende die Oberfläche 4 und ein berührender Teil 1Ec schmilzt, wie in Fig. 14 gezeigt, die eine teilweise Schnittansicht des gewachsenen verfestigten Tropfens 1E ist. Und nachfolgend wird der Tropfen 1E geschmolzen, wie in den Figuren 15 und 16 gezeigt, auf eine ähnliche Weise wie in dem vorgenannten Schmelzprozeß des Cr-Co-Materialstabs 3. Die Figuren 15 und 16 sind teilweise Schnittansichten, die den verfestigten Tropfen 1E zeigen, der in der Oberfläche 4 im Laufe der fortschreitenden Zeit geschmolzen ist. Somit sind beinahe alle Teile des Tropfens 1E in der Oberfläche 4 geschmolzen. Wie mit Bezug auf den Stand der Technik beschrieben wurde, hat ein von der Oberfläche 4 erzeugter Dampf einen größeren Cr-Anteil von M als der Cr-Anteil Y in dem Verdampfungsmaterial 1.
Da der Tropfen 1E eine größere Menge von Cr enthält als das Verdampfungsmaterial 1, steigt die Menge von Cr aufgrund der obengenannte Effekte in der Nähe der Oberfläche 4 an. Daher steigt die Menge von Cr in dem Dampf von der Oberfläche 4 an und dadurch steigt auch die Menge von Cr, die in dem abgeschiedenen Film 9 enthalten ist, an. Dies führt zu einer unerwünschten Änderung des Cr/Co-Verhältnisses der Komponenten in dem abgeschiedenen Film 9.
Um die unerwünschte Änderung oder Fluktuation des Verhältnisses der Komponenten zu verringern, ist es vorzuziehen, die Höhe Hc, die in den Figuren 5 und 12 gezeigt ist, von der Oberfläche 4 zu einem oberen Ende 2B des Schmelzgefäßes 2 zu verringern, wobei andererseits die Bedingung erfüllt wird, daß das Verdampfungsmaterial 1 nicht über das Schmelzgefäß 2 fließt. Durch eine solche Anordnung wird die Menge von Tropfen 1E verringert. Weiterhin werden auch einige Tropfen ähnlich dem Tropfen 1E auf einer Oberfläche 50B (in Fig. 5 gezeigt) der Unterteilung 50 festgestellt, und diese Tropfen beeinflussen die obengenannte unerwünschte Änderung des Cr/Co-Verhältnisses der Bestandteile des abgeschiedenen Films 9 auf ähnliche Weise. Somit ist es auch vorzuziehen, daß eine Höhe Hg (welche eine Höhe der Unterteilung 50 von der Oberfläche 4, wie in Fig. 5 gezeigt, ist) auf eine Höhe ähnlich der Höhe Hc verringert wird. Mit Bezug auf die Teile 50Wg, 50 Wg der Unterteilung 50 in der Nähe der Seitenwand 2A des Schmelzgefäßes 2 ist eine Höhe Hgc notwendigerweise größer als die Höhe Hg wegen des mechanischen Aufbaus der Unterteilung 50. Eine Länge Wg der Teile 50Wg, 50wg ist dementsprechend klein genug im Vergleich mit einer Länge Wa der ganzen Unterteilung 50, und dementsprechend haben die Teile 50Wg, 50Wg einen kleinen Einfluß auf die Änderung des Verhältnisses der Komponenten in dem abgeschiedenen Film 9.
Aufgrund des obenerwähnten Aufbaus der Vakuumverdampfungsvorrichtung wird es möglich, daß Verdampfungsmaterial mit einem stabilen und konstanten Cr/Co-Verhältnis in dem Dampf über einen langen Zeitraum zuzuführen, ohne befürchten zu müssen, einen Bruch in der Unterteilung 50 zu bewirken. Dadurch ist es möglich, den dünnen Film ohne einen vorstehenden Fremdgegenstand mit einer hohen Produktionseffizienz abzuscheiden.
Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen betrachtet. Fig. 17 ist eine perspektivische Ansicht einer Vakuumverdampfungsvorrichtung einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 18 ist eine Schnittansicht entlang einer Ebene, die durch eine gerade Seitenfläche 50'B in Fig. 17 definiert wird. Teile und Komponenten, die der ersten Ausführungsform entsprechen, werden durch gleiche Bezugszeichen und Benennungen bezeichnet, und die auf sie in der ersten Ausführungsform abgegebene Beschreibung kann ähnlich angewandt werden. Unterschiede und Merkmale dieser zweiten Ausführungsform gegenüber der ersten Ausführungsform sind wie folgt.
Die Unterteilung 50' hat einen ringförmigen Teil 50'c. Anders als bisher sind die vorher genannten Teile 50A, 50A (Fig. 5) der Unterteilung 50 in der ersten Ausführungsform, die die kleinen Zwischenräume 1D, 1D bewirken, in der Unterteilung 50' in Fig. 17 nicht mehr notwendig. Dementsprechend wird die Unterteilung 50' nie von dem Schmelzgefäß 2 gehalten. Somit wird es leicht, die Unterteilung 50' anzuheben und die Unterteilung 50' von der Oberfläche 4 nach einer Deposition bzw. Abscheidung zu trennen.
In dem in Fig. 17 gezeigten Aufbau wird, wenn der Cr- Co-Materialstab 3 aufgrund einer niedrigen Temperatur der Zuführungsoberfläche 4S nicht genug schmelzen kann, der Schmelz vorgang durch die vorher genannte Schaffung einer teiladiabatischen Bedingung des Schmelzgefäßes 2 in der Nähe der Zuführungsoberfläche Sa erreicht.
Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf die beiliegende Zeichnung Fig. 19 betrachtet, die eine Seitenteilansicht in Schnittdarstellung einer Vakuumverdampfungsvorrichtung einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist. Teile und Komponenten, die der ersten Ausführungsform entsprechend, werden durch ähnliche Bezugszeichen und Benennungen bezeichnet, und die in der ersten Ausführungsform gemachte Beschreibung kann ähnlich angewandt werden. Unterschiede und Merkmale dieser dritten Ausführungsform gegenüber der ersten Ausführungsform sind wie folgt.
Die Temperatur der Zuführungsoberfläche 4S in dem Zuführungsbereich Sa ist aufgrund fehlender direkter Bestrahlung durch den Elektronenstrahl 7A niedrig. Aber es ist wenig Dampf von der Zuführungsoberfläche 4S vorhanden, und der Dampf von dem Zuführungsbereich Sa hat eine hohe Konzentration von Cr. Dadurch neigt mit Bezug auf die Verteilung von Cr in dem abgeschiedenen Film 9 die Konzentration von Cr in der rechten Seite des abgeschiedenen Films 9 dazu, größer zu sein als in anderen Teilen in den vorher genannten Ausführungsformen. Wenn der Anstieg der Konzentration von Cr zu groß ist und ein ernstes Problem darstellt, sollte eine Abschirmung 80 zwischen dem Zuführungsbereich Sa und dem Substrat 8, wie in Fig. 19 gezeigt, vorgesehen werden, um zu verhindern, daß der Dampf von der Zuführungsoberfläche 4S auf dem Substrat 8 niedergeschlagen wird.
Eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf Fig. 20 betrachtet, die eine Seitenansicht in Schnittdarstellung einer Vakuumverdampfungsvorrichtung einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist. Teile und Komponenten, die der ersten Ausführungsform entsprechen, werden durch ähnliche Bezugszeichen und Benennungen bezeichnet, und die in der ersten Ausführungsform abgegebene Beschreibung kann ähnlich angewandt werden. Unterschiede und Merkmale dieser vierten Ausführungsform gegenüber der ersten Ausführungsform sind wie folgt.
Ein Einführungsrohr 35 wird vorgesehen, welches den Cr-Co-Materialstab 3 enthält und ihn in eine Oberfläche 4 einführt. Das Einführungsrohr 35 ist aus einer Keramik, z. B. MgO usw., ähnlich der Unterteilung 50. Das Einführungsrohr 35 wird aus der Abdeckung 15 mittels Drehung einer beweglichen Walze 34 und tragender Walzen 31, 32 und 33 hinausgezogen. Die sich bewegende Walze 34 wird von einem Motor (in Fig. 20 nicht gezeigt) angetrieben, und der Motor für das Einführungsrohr 35 kann entweder innerhalb der Vakuumkammer (in Fig. 20 nicht gezeigt) oder außerhalb der Kammer vorgesehen sein. Somit bewegt sich das Einführungsrohr 35 in eine durch einen Pfeil A gezeigte oder in die entgegengesetzte Richtung.
Als nächstes wird der Betrieb des Einführungsrohrs 35 beschrieben. Nachdem barrenförmige Materialien wie vorher erwähnt geschmolzen sind, wird das Einführungsrohr 35 in die durch den Pfeil A gezeigte Richtung durch Drehung des Motors hinausgezogen. Dementsprechend wird eine Endspitze 36 des Einführungsrohrs 35 durch Strahlungswärme von der Oberfläche 4 ähnlich dem vorher genannten Vorheizen der Unterteilung 50 vorgeheizt. Als ein Ergebnis des Vorheizens wird das Einführungsrohr 35 nie durch den thermischen Schock aufgrund des Berührens der Oberfläche 4 gebrochen.
Nach Einfügen der Endspitze 36 des Einführungsrohrs 35 in die Oberfläche 4 des Verdampfungsmaterials 1 bis zu einer vorbestimmten Tiefe Pf wird der Cr-Co-Materialstab 3 auf ähnliche Weise, wie in Fig. 2 gezeigt, hinausgezogen. Das heißt, der Teil der Oberfläche 4, der innerhalb des Einführungsrohrs 35 eingeschlossen ist, wirkt ähnlich der vorher genannten Zuführungsoberfläche 4S. Und der Cr-Co-Materialstab 3 wird auf die durch das Einführungsrohr 35 definierte Zuführungsoberfläche 4S zugeführt.
Nachdem die Deposition beendet ist, werden sowohl das Einführungsrohr 35 als auch der Cr-Co-Materialstab 3 in die Abdeckung 15 durch Rotation der jeweiligen Motoren für das Einführungsrohr 35 und den Cr-Co-Materialstab 3 zurückgezogen. Dementsprechend entfernen sich die Endspitzen 5 und 36 beide vor dem Ausschalten des Elektronenstrahls 7A und der daraus resultierenden Kühlung und Verfestigung des Verdampfungsmaterials 1 in dem Gefäß 2 von der Oberfläche 4.
Dadurch wird das Einführungsrohr 35 niemals aufgrund der Verfestigung des Verdampfungsmaterials 1 gebrochen. Die Wand des Einführungsrohres 35 hat die ähnliche Rolle wie der ringförmige Teil 50C der zweiten Ausführungsform (Fig. 17) der vorliegenden Erfindung. Die Wand des Einführungsrohrs 35 verhindert, daß das geschmolzene Teil 6 des Cr-Co-Materialstabs 3 direkt auf die Verdampfungsoberfläche 4E fließt, und weiterhin verhindert sie, daß die Schwimmer 3A unerwünscht aus der Zuführungsoberfläche 4S heraus zu der Verdampfungsoberfläche 4E fließen.
Dadurch ist es möglich, die Produktion von unerwünschten Spritzern auf ähnliche Weise wie in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu stoppen.
Da weiterhin in der Ausführungsform von Fig. 20 die Zuführungsoberfläche 4S durch die Wand des Einführungsrohrs 35 umgeben ist und der Dampf von der Zuführungsoberfläche 4S nicht auf dem Substrat 8 abgeschieden werden kann, ist die Abschirmung 80, wie in Fig. 19 gezeigt, nicht mehr notwendig.
Eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf Fig. 21 betrachtet, welche eine Seitenansicht in Schnittdarstellung einer Vakuumverdampfungsvorrichtung einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist. Teile und Komponenten, die denjenigen der ersten Ausführungsform entsprechen, werden durch gleiche Bezugszeichen und Benennungen beschrieben, und die in der ersten Ausführungsform abgegebene Beschreibung kann ähnlich angewandt werden. Unterschiede und Merkmale dieser fünften Ausführungsform gegenüber der ersten Ausführungsform sind wie folgt.
Diese Ausführungsform ist so ausgelegt, daß die Unterteilung 50 nicht durch eine ungeschmolzene Endspitze des Cr- Co-Materialstabs bricht, auch wenn die Temperatur der Zuführungsoberfläche 4S des Zuführungsbereiches Sa nicht hoch genug ist, um die Endspitze des Cr-Co-Materialstabs 3 zu schmelzen. In dieser Ausführungsform von Fig. 21 wird die Endspitze 5 des Cr-Co-Materialstabs 3, die von der Zuführungsoberfläche 4S entfernt angeordnet ist, durch einen Elektronenstrahl 7B bestrahlt. Dementsprechend wird das Material der Endspitze 5 in Tropfen 6B geschmolzen und fällt in die Oberfläche 4S. Dadurch wird auch ein Cr-Co-Materialstab 3 des Verdampfungsmaterials von hohem Schmelzpunkt verwendbar.
Obwohl die Erläuterung mit Bezug auf ein Nachfüllmaterial durchgeführt wurde, das wie ein Cr-Co-Materialstab geformt ist, kann die vorliegende Erfindung auf ein Nachfüllmaterial, das wie ein Draht, Körner oder dergleichen geformt ist, angewandt werden.

Claims

1. Eine Vakuumverdampfungsvorrichtung, die folgende Elemente aufweist:

ein Schmelzgefäß (2) zum Enthalten von Verdampfungsmaterial (1),

eine Elektronenkanone (70), die einen Elektronenstrahl (7A) auf das Verdampfungsmaterial (1) aussendet,

ein Nachfüllmaterial (3), welches in eine Oberfläche (4) des Verdampfungsmaterials (1) durch eine Zuführeinrichtung (11, 12, 13, 14) zum Wiederauffüllen des Verdampfungsmaterials (1) eingegeben wird, und

eine bewegliche Unterteilung (50), die durch eine Bewegungseinrichtung (53, 54, 55, 56, 57, 59, 62, 64, 65) auf eine Weise bewegt wird, daß die Unterteilung (50) eine erste Stellung, in der die Unterteilung (50) die Oberfläche (4) in eine Zuführungsoberfläche (4S) und eine Verdampfungsoberfläche (4E) unterteilt, und eine zweite Stellung aufweist, in der die Unterteilung (50) von der Oberfläche (4) entfernt ist.

2. Eine Vakuumverdampfungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei:

die Zuführungsoberfläche (45) durch eine Seitenwand (2C) des Schmelzgefäßes (2) und der Unterteilung (50) umgeben (definiert) wird.

3. Eine Vakuumverdampfungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei:

die Zuführungsoberfläche (45) von einem ringförmigen Teil (50'C) der Unterteilung (50') umgeben ist.

4. Eine Vakuumverdampfungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei:

die Zuführungsoberfläche (45) von einer rohrförmigen Unterteilung (35) geben ist.

5. Eine Vakuumverdampfungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, wobei:

eine Höhe (Hg) eines wesentlichen Teils der Unterteilung (50) von der Oberfläche (4) so niedrig ist wie eine Höhe (Hc) der Seitenwand (2A) von der Oberfläche (4).

6. Eine Vakuumverdampfungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 oder 4, wobei:

die Bewegungseinrichtung die Unterteilung (50) auf der Oberfläche (4) bei einer geringeren Geschwindigkeit (V1) bewegt, die ausreichend ist, um sie vorzuerhitzen, und nach Berühren der Oberfläche (4) die Unterteilung (50) bei einer höheren Geschwindigkeit (V2) bewegt wird.

7. Eine Vakuumverdampfungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 oder 4, wobei:

ein Zwischenraum (C) zwischen der Unterteilung (50) und dem Schmelzgefäß (2) auf eine Weise bestimmt ist, daß eine Zufuhrgeschwindigkeit (Vs) des Nachfüllmaterials (3) fast die gleiche ist wie eine Schmelzgeschwindigkeit des Nachfüllmaterials (3) zu der Oberfläche (4S).

8. Eine Vakuumverdampfungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei:

die Elektronenkanone (70) weiterhin einen Elektronenstrahl (7A) auf Bereiche (4A, 4A) der Oberfläche (4) in der Nachbarschaft von Teilen (50A, 50A) der Unterteilung (50) aussendet, die jeweils lose mit Teilen (2A, 2A) des Schmelzgefäßes (2) verbunden sind.

9. Eine Vakuumverdampfungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei:

das Schmelzgefäß (2) eine adiabatische Einrichtung zumindest in der Nachbarschaft (N) der Zuführungsoberfläche (4S) aufweist.

10. Ein Verfahren zum Herstellen eines magnetischen Aufnahmemediums, das folgende Schritte aufweist:

Aufbewahren bzw. Eingeben eines Verdampfungsmaterials (1) in ein(em) Schmelzgefäß (2),

Bestrahlen des Verdampfungsmaterials (1) mit einem Elektronenstrahl (7A),

Herablassen einer Unterteilung (50) auf eine Weise, daß die Unterteilung (50) eine Oberfläche (4) des Verdampfungsmaterials (1) in einen ersten Teil einer Zuführungsoberfläche (4S) und einen zweiten Teil einer Verdampfungsoberfläche (4E) unterteilt,

Zuführen eines Nachfüllmaterials (3) in die Zuführungsoberfläche (4S),

Verdampfungsablagern eines magnetischen Aufnahmefilms auf ein Substrat,

Hochheben der Unterteilung (50) auf eine Weise, daß die Unterteilung (50) von der Oberfläche (4) nach der Verdampfungs-Ablagerung entfernt ist.